機(jī)械變速器設(shè)計(jì)

1、機(jī)械變速器設(shè)計(jì)第1頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 概述一 功用 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 空擋和倒擋 動(dòng)力輸出功能第2頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 概述二. 基本要求： 1）保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 2）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸。 3）設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛。 4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。 5）換擋迅速，省力，方便。 6）工作可靠。汽車行駛過程中，變速器不得有跳擋 亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 7）變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率。 8）變速器的工作噪聲低。第3頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四

2、第三章 機(jī)械變速器設(shè)計(jì) 第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案第4頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 一 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 1.兩軸式變速器傳動(dòng)方案 第5頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四2 中間軸變速器傳動(dòng)方案 第6頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四3 倒檔型式第7頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四二 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 1.齒輪形式 直齒：低擋，倒擋； 斜齒：使用壽命長，工作噪聲低；工作時(shí)有軸 向力。常嚙合齒輪。 第8頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四二 零部件結(jié)構(gòu)方案分析2.換擋機(jī)構(gòu)

3、形式 直齒滑動(dòng)齒輪：一擋，倒擋，軸向滑動(dòng)換擋，沖擊，噪聲。磨損加劇并過早損壞。 嚙合套換擋：承受換擋沖擊載荷的接合齒數(shù)多。而輪齒又不參與換擋，不會(huì)過早損壞，但仍有換擋沖擊，重型貨車上用。 同步器換擋： 迅速、無沖擊、無噪聲換擋，與操作技術(shù)的 熟練程度無關(guān)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸大，同步環(huán)使用壽命較短等特點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。第9頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四防止自動(dòng)脫檔的措施 1）將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開 2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切?。ㄇ邢?.3 0.6mm） 3）將接合齒的工作面加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜23）第10頁，共44頁，2022年

4、，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四第三章 機(jī)械變速器設(shè)計(jì) 第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇第11頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器主要參數(shù)的選擇傳動(dòng)比的確定： 考慮下列因素： 汽車最大爬坡度 驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力F 汽車最低穩(wěn)定車速（最高穩(wěn)定車速） 主傳動(dòng)比等第12頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器主要參數(shù)的選擇假設(shè)主傳動(dòng)比已確定（1）根據(jù) 確定 ：汽車在最大爬坡交通上行駛時(shí)，最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動(dòng)阻力及上坡阻力。（2）根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力確定 ： 第13頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器主要參數(shù)的選

5、擇（3）根據(jù) （或 ）確定 ： ： ： 根據(jù)上述三個(gè)條件確定的一擋可能不相等，應(yīng)選最小值。公比 第14頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器主要參數(shù)的選擇一.檔數(shù) 轎車：45個(gè)檔位， 貨車：裝載質(zhì)量在23.5T，45個(gè)檔位； 裝載質(zhì)量在48T，6檔； 重型貨車和越野車： 多檔 二.轉(zhuǎn)動(dòng)比范圍 轎車 34之間， 輕型貨車 56之間， 其他貨車 更大 第15頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器主要參數(shù)的選擇三.中心距A 四.外形尺寸 四檔 2.22.7A 五檔 2.73.0A 六檔 3.23.5A 五.軸的直徑 六.齒輪參數(shù)（m,b,x)第16頁，

6、共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四六 齒輪參數(shù)1.模數(shù)的選取一般原則：降低噪聲，m小,b大（齒細(xì)厚），對(duì)轎車有較大意義。降低質(zhì)量，m大,b?。X粗?。?，對(duì)貨車有較大意義。從強(qiáng)度方面考慮，各擋應(yīng)有不同的m；從工藝方面考慮，各擋應(yīng)有同一的m。 轎車m小一些，貨車m大一些。 低擋齒輪m大一些，其它擋位選另一種m。 少數(shù)汽車各擋均選相同的m。第17頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四六 齒輪參數(shù)1.模數(shù)的選取 微型和普通級(jí)轎車 2.25 2.75 中級(jí)轎車 2.75 3.00 中型貨車 3.5 4.5 重型貨車 4.5 6.0 所選 m 應(yīng)符合國標(biāo)2.壓力角( 2

7、0) 第18頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四六 齒輪參數(shù)3.螺旋角 增大，使重合度增加，工作平穩(wěn)，噪聲降低。 增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高，但 30時(shí)， 驟然下降，而 繼續(xù)增加. 斜齒輪的軸向力盡量平衡。 兩軸式變速器： 20 25 中間軸式變速器： 22 34 貨車 ： 18 26 第19頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四六 齒輪參數(shù) 4.齒寬b 直齒 , 斜齒 , 5.變位系數(shù)x的選擇原則第20頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四5.變位系數(shù)x的選擇原則目的： 避免齒輪產(chǎn)生根切； 配湊中心距； 影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨

8、損，抗膠合能力及齒輪的口齒合噪聲。第21頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四5.變位系數(shù)x的選擇原則 高度變位：增加小齒強(qiáng)度，不能降低噪聲。 角度變位：變位系數(shù)之和不等于零。既有高度變 位的優(yōu)點(diǎn)，有避免了其缺點(diǎn)。 利用變位系數(shù)封閉圖分配變位系數(shù)，可不必校核是否干涉、根切、齒頂變尖以及重合系數(shù)過低等情況。第22頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四七各檔齒輪齒數(shù)的分配1.確定一檔齒 輪的齒數(shù)2.對(duì)中心距進(jìn) 行修正第23頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四七各檔齒輪齒數(shù)的分配3.確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)4.求出傳動(dòng)比 z2/z1=i1z8

9、/z75.確定其他各檔的齒數(shù)6.確定倒檔齒輪齒數(shù)第24頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四第三章 機(jī)械變速器設(shè)計(jì) 第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算第25頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算一.齒輪的損壞形式 三種：輪齒折斷 齒面疲勞剝落 移動(dòng)換檔齒輪端部破壞二.齒輪強(qiáng)度計(jì)算 1.齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 2.輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算三.軸的強(qiáng)度計(jì)算第26頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算二.齒輪強(qiáng)度計(jì)算 1.齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 2.輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算第27頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四第三章 機(jī)械

10、變速器設(shè)計(jì) 第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)第28頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 一 同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器第29頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 一 同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器第30頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四二 同步器工作原理 同步器換擋過程由三個(gè)階段組成 第一階段： 同步器離開中間位置，做軸向移動(dòng)并靠在摩擦面上。摩擦面相互接觸瞬間，如圖317a所示，由于齒輪3的角速度 ，和滑動(dòng)齒套1的角速度 不同，在摩擦力矩作用下鎖銷4相對(duì)滑動(dòng)齒套1轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)不大的角度，并占據(jù)圖上所示的鎖止位置。此時(shí)鎖止面接觸，阻止了滑動(dòng)齒套向換擋方向移

11、動(dòng)。第31頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四二 同步器工作原理第二階段：來自手柄傳至換擋撥叉并作用在滑動(dòng)齒套上的力F，經(jīng)過鎖止元件又作用到摩擦面上。由于， 和 不等，在上述表面產(chǎn)生摩擦力。滑動(dòng)齒套1和齒輪3分別與整車和變速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)零件相連接。于是，在摩擦力矩作用下，滑動(dòng)齒套1和齒輪3的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差 減小了。在 瞬間同步過程結(jié)束。第三階段： ，摩擦力矩消失，而軸向力F仍作用在鎖止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)滑動(dòng)齒套和鎖銷上的斜面相對(duì)移動(dòng)，從而使滑動(dòng)齒套占據(jù)了換擋位置。第32頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 三 主要參數(shù)的確定1摩擦系

12、數(shù) 2同步環(huán)主要尺寸的確定 (1) 同步環(huán)錐面上的螺紋槽 (2) 錐面半錐角 (3) 摩擦錐面平均半徑R (4) 錐面工作長度b （5）同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚第33頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 三 主要參數(shù)的確定3鎖止角4同步時(shí)間t5轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算第34頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 四 同步器的計(jì)算第35頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四 四 同步器的計(jì)算第36頁，共44頁，2022年，5月20

13、日，2點(diǎn)47分，星期四 四 同步器的計(jì)算第37頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四第三章 機(jī)械變速器設(shè)計(jì) 第六節(jié) 變速器操縱機(jī)構(gòu)第38頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器操縱機(jī)構(gòu)1直接操縱手動(dòng)換擋變速器2遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器3電控自動(dòng)換擋變速器第39頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器操縱機(jī)構(gòu)第40頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四第三章 機(jī)械變速器設(shè)計(jì) 第七節(jié) 變速器結(jié)構(gòu)元件第41頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四變速器結(jié)構(gòu)元件 1.變速器齒輪 2.變速器的軸 3.變速器殼體第42頁，共44頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)47分，星期四思 考 題1. 變速器總成主要有哪些零部件？設(shè)計(jì)的基本順序如何？哪些參數(shù)由總布置給出？2. 斜、直齒輪在嚙合中受力如何？各力如何計(jì)算？3. 兩軸式